双螺杆挤压机使用说明.docx
《双螺杆挤压机使用说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双螺杆挤压机使用说明.docx（34页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
双螺杆挤压机使用说明
双螺杆挤压机使用说明
江南大学
机械工程学院
指导教师：
目录
目录
一、设计任务4
二、双螺杆挤压机的组成及应用5
1.主机5
2.辅机5
3.控制系统5
三、硬件设计6
1.ISA芯片6
2.或非门电路6
3.CD4067芯片6
4.AD转换器AD5746
5.数模转换器7
6.交流型固态继电器7
7.开关量输出8
8.译码器8
9.模拟量的采集9
10.电机的控制9
11.温控设计10
12.报警设计11
四、软件界面设计12
1.主界面12
2.温度参数设置12
3.PID参数设置13
4.报警参数设置14
5.电机操作控制14
6风机开启温度设定14
五、软件设计15
1.程序流程图15
2.软件中用到变量15
3.系统启动16
4.报警参数采集及控制模块16
（1）电流报警16
（2）电流报警子程序16
（3）电流报警流程17
（4）融压融温报警与显示17
（5）融压/融温报警子程序18
（6）容温/容压报警流程19
（7）报警子程序19
5.温度及电流采集（A/D采集）19
（1）所需运行的程序19
（2）采集流程19
6.温度控制20
（1）PID控制子程序20
（2）温度PID控制20
（3）PID控制流程图21
（4）降温风机控制21
7.显示22
8.权限设置22
9．电机转速调节设计22
（1）转速、转向设置系统22
（2）传递控制结构：
电机转速转向控制22
（3）传递控制流程（D/A转换控制转速）23
10.数据组输入程序24
六、总结25
七、参考资料25
双螺杆挤压机设计说明
一、设计任务
1．设计硬件原理图一张。
此硬件可以插入PC机的ISA插槽，用于实PC机和塑料挤压机的连接，其中包含有计算机测控系统的前向通道和后向通道部分。
（图纸要上交）
2．用VisualBasic开发软件，完成测控软件设计，包括界面设计、模数、数模、开关量控制、PID控制、总体控制模块设计。
3．完成技术报告一份。
包括塑料挤压机介绍、硬件原理和设计说明，软件各模块流程图、主要软件（温度采样、压力采样、电机调速等）源程序和设计功能注释，注明参考文献。
双螺杆挤压机的生产是内腔式的，即物料反应过程完全在设备内部进行。
其结构形式为：
有两根等长的旋转轴并排在两个相互连通的，截面成葫芦状的通腔内。
两根轴上在相同的位置分别装有同型号的作业块。
螺旋套由于安装的位置不同，根据需要螺旋升角、螺距也不同，旋向也有差别。
螺旋套的间距是由进料口到出料口逐渐减小的，这样是可以给物料施加压力，促使物料前进而且可以使物料充分混合并且加快物料的融化速度。
它是借助螺杆转动时的机械力学作用、机械能量的粘滞耗散以及筒壁外的湿热调质过程使物料发生物理、化学、生化变化的一种高效体积机械设备。
二、双螺杆挤压机的组成及应用
1.主机
挤压系统：
主要由料筒和螺杆组成。
塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立的压力下，被螺杆连续地定压定量定温地挤出机头。
在“∞”字形机筒内，装有两根互相啮合的螺杆，双螺杆挤出机的每根可以是整体，也可以加工成几段组装，其形状可以是平行式，也可以是锥形，两螺杆的旋转方向分为同向和异向两种。
双螺杆挤出机的特点：
a、由摩擦产生的热量较少；
b、物料受到的剪切力比较均匀；
c、输出能力较大，挤出量比较稳定；
d、机筒可以自动清洗。
传动系统：
它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。
加热冷却系统：
其功用是通过对料筒（或螺杆）进行加热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。
2.辅机
机头（口模、芯架等）：
它是制品成型的主要部件，熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸。
定型装置：
它的作用是将从机头中挤出的塑料既定形状稳定下来,并对其进行精整，从而得到更为精确的截面形状、尺寸和光亮的表面。
通常采用冷却和加压的方法达到这一目的。
３.控制系统（检测和控制）
挤出机的控制系统：
它由各种电器、仪表和执行机构组成。
根据自动化水平的高低，可控制挤出机的主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油（汽）缸和其它各种执行机构按所需的功率、速度和轨迹运行，以及检测、控制主辅机的温度、压力、流量，最终实现对整个挤出机组的自动控制和对产品质量的控制。
双螺杆挤压机及挤压技术在食品、饲料、油脂、淀粉、造纸等行业有着广泛的应用。
三、硬件设计
对于出料温度，是通过按放在机筒外的热电偶来检测加热段温度的，对热电偶的采样值进行比对，从而决定对加热丝和冷却风机的开关；对于出料量，是由预先对转动电机的转速控制来决定的，在本次的课程设计中，只考虑对电机电流的监控，来判断电机工作情况是否正常，是属于操作指导控制系统；此外还有对负责润滑油供给的泵电机和切粒电机的监控，也同样是属于操作指导控制系统。
还有报警装置，对电机电流和机头融压、融温报警。
由以上分析可知，在这个控制系统的硬件里必要的芯片要有：
1.ISA芯片
用于连接计算机和工作芯片的接口
2.或非门电路
用于表达地址使控制信号和转换来的数字信号传递给ISA并传递给pc机
3.CD4067芯片
多路开关，用来选择对哪一路模拟量的采集完成多到一的转换。
对16路热电偶、1路机头融压、1路机头融温和5路电流（总电流、主电机电流、喂料电机电流、泵电机电流和切粒电机电流）的采样，选用CD4067B和CD4051两片多路开关，共23路采样通道。
其中CD4067B负责对机筒16路热电偶的模拟量采集，CD4051负责对其他模拟量的采集。
4.AD转换器AD574
将模拟量转换为数字量。
由于热电偶发出的模拟量较小所以选用12位的高精度A/D转换芯片AD574A。
采用单极性输入。
R/C是控制转换器的启动和数据读出；12/8是数据格式选择端，与A0配合，使数据分两次送出，只作为数字量输出的格式选择，对转换不起作用。
A0为字节选择端，可以选择转换时间长度，和选择字节读出。
选择单极性输入，量程为0~10V。
5.数模转换器
数模转换器，完成数字量到模拟量的转换，和A/D转换器一样，模拟量都是电流，完成对外部设备的控制。
选用AD667，12位D/A转换器，两极数据锁存，具有建立时间短和精度高的特点。
双缓冲形式，避免了产生虚假的模拟量输出值。
12位D/A转换器的特点是把数据分批送出。
CS是片选端。
A0~A3是用来选通三片寄存器，和输入口的，1110B是选通第一级低四位寄存器，1101B是选通第一级中四位寄存器，1011B是选通第一级高四位积存器。
0111B是从第一级向第二级置数，0积存器透明。
可编程定时器8253，发送脉冲，控制电热丝的通断。
采用0方式工作需要对它进行初始化。
D0~D7是数据线；8253的三个输出口的工作方式均为0工作方式，工作接口00为OUT0口，01为OUT1口，10为OUT2口，11为不使用计数器。
6.交流型固态继电器
有隔离保护的作用，可以作为开关使用。
7.开关量输出
用作CPU与外部设备的接口。
选用8212有8位锁存器，三态缓冲等，还有中断信号。
DS1、DS2为片选，当两者都有效时，输出三态缓冲器打开，中断请求触发器置位。
MD模式控制信号，控制不同工作方式。
STB是选通信号，只用于输入，在此，STB任意。
8.译码器
CPU对芯片进行片选时使用，有固定译码器和线译码器两种。
线译码器选用74L138，固定译码器选用各种门电路的组合。
A、B、C是选择Y0~Y7输出低电平，作为片选时使用的译码器，74L138是最常用的一种。
G2B、G2A、G1是使能端。
9.模拟量的采集
热电偶把温度变为电压输出，由多路开关把电压采集经过锁存器，再由A/D转换器变为数字量由CPU读入，和给定量进行比较，用来控制加热和冷却设备机头融温和机筒温度的采集一样，机头没有加热和冷却装置，所以融温是用来控制报警设备的。
机头的融压是由压力传感器测出转变成电压，经过放大，由多路开关输入，再由A/D转换器转换，读入，控制报警装置。
各个电机的电流可以用来判断电机的工作情况，对于电机来说，如果电机负载过大（例如：
卡死、转速过高等情况）电机电流就会增加，在电机的外接电路中串联一个阻值较小的电阻，通过对该电阻两端电压的测量就可以得出电机的电流值。
当电机的电流值大于它的安全电流时，控制系统就会启动报警。
10.电机的控制
电机的控制是通过对电机输入电流的频率控制来控制电机的转速，电极电流频率的控制是由变频器完成的。
变频器的L1、L2接工业电源（380V交流电）L3接电机功率，电流输入到变频器后被它转换为直流电，再经过变频改变为需要的频率的交流电，U、V、W相当于工业三相电，与电机相连，由于系统中需要控制转速的电机有主电机、喂料电机、切粒电机这三个电机，所以在这里只有这三个电机由变频器控制，STF、STR是控制电机转向的，单另用一片8212控制。
变频器内有锁存器，所以没有设单独的锁存器。
11.温控设计
这是对外控制装置，包括机筒加热、冷却，报警设备和泵电机的控制。
机筒的加热是靠电热丝，电热丝的控制是用8253完成的，8253是独立的16位记数器，它给加热丝发出的是脉冲信号，加热丝的控制，加热丝加热时间的控制是由对机筒温度的测量后，与设定值比对，根据PID算法算出占空比，再来控制8253的脉冲的占空比，从而控制电加热丝的加热和停止时间。
12.报警设计
风机和报警灯的控制是由8212完成的，8212控制风机的电流通断，用或门控制蜂鸣器电流的通断，只要有报警灯亮，蜂鸣器就会响
四、软件界面设计
1.主界面
2温度参数设置
3.PID参数设置
4报警参数设置
5电机操作控制
6风机开启温度设定
五、软件设计
1.程序流程图：
2.软件中用到变量：
Dimcurrent_total_updataAsInteger'定义主电流
Dimcurrent_mainmotor_updataAsInteger'定义主电机电流上限
Dimcurrent_feedmotor_updataAsInteger'定义喂料电机电流上限
Dimcurrent_cutmotor_updataAsInteger'定义切粒电机电流上限
Dimcurrent_pumpmotor_updataAsInteger'定义泵电机电流上限
Dimpreasure_updataAsInteger'定义容压上限
Dimpreasure_downdataAsInteger'定义容压下限
DimTEm_UpdataAsInteger'定义容温上限
DimTem_downdataAsInteger'定义容温下限
DimDataH8AsInteger'定义高八位存放位置
DimDataL4AsInteger'定义低四位存放位置
DimdataAsInteger'定义总数据存放位置
DimTem_address（0To15）AsInteger'定义存放采样值地址
DimTem_set_num（0To15）AsInteger'定义设定温度
DimAlarm_adressAsInteger'定义报警地址
DimKPIAsInteger'定义pid参数KPI
DimKIIAsInteger'定pid参数kii
DimKDIAsInteger'定义pid参数KDI
DimPPIAsInteger'定义pid参数PPI
DimPIIAsInteger'定义pid参数PII
DimPDIAsInteger'定义pid参数PDI
DimEIAsInteger'定义pid参数EI
DimWind_Adress（1To2）AsInteger'定义风机地址
DimMotor_Direction_adressAsInteger'电机转动方向控制地址
DimMotor_speedadressAsInteger'数模口地址
PublicMainmotor_SpeedAsInteger'主电机转速
PublicMainmotor_DirectionAsString'主电机转向
DimFeedMotor_SpeedAsInteger'喂料电机转速
DimFeedMotor_DirectionAsString'喂料电机转向
DimCutMotor_SpeedAsInteger'切粒电机转速
DimCutMotor_DirectionAsString'切粒电机转向
DimPumpMOtor_SpeedAsInteger'泵电机转速
DimPumpMotor_DirectionAsString'泵电机转向
DimGet_Tem（0To15）AsInteger'定义设定温度
3.系统启动
PrivateSubmnurun_Click（）
Timer2.Enabled=True'计时开始并循环启动
EndSub
4.报警参数采集及控制模块
（1）电流报警
主电流为例
current_total_updata=&H120&'定义主电流采集地址
current_data=&H120'虚拟电流
CallGetPortval（current_total_updata,current_data,1）'调用子程序并查询主电流
show_current_total_updata.Text=current_total_updata'输出主电流
Dimalarm_dataAsInteger
Dimalarm_updataAsInteger
Dimalarm_wideAsInteger
alarm_data=current_total_updata'输出助电流报警
alarm_updata=Set_Alarm.current_total_updata.Text'读取报警上限
alarm_wide=Set_Alarm.current_total_wide.Text'读取报警宽度
DimalarmAsBoolean
Ifshow_current_total_alarm.Text="总电流过高"Then'判断当前报警状态
alarm=True'报
ElseIfshow_current_total_alarm.Text="总电流正常"Then
alarm=False'不报
EndIf
Callsingle_alarm（alarm,alarm_data,alarm_updata,alarm_wide）'调用报警程序
Ifalarm=TrueThen'若该报警
show_current_total_alarm.Text="总电流过高"
Picture_current_total_updata.BackColor=&HFF&
sound=True
ElseIfalarm=FalseThen
show_current_total_alarm.Text="总电流正常"
Picture_current_total_updata.BackColor=&HFF00&
EndIf
（2）电流报警子程序
Subsingle_alarm（ByRefalarmAsBoolean,ByValalarm_dataAsInteger,ByValalarm_updataAsInteger,ByValalarm_wideAsInteger）
Ifalarm=TrueThen'现状是否报价
Ifalarm_data>alarm_updata-alarm_wideThen'没有复下限
alarm=True
ElseIfalarm_dataalarm=False
EndIf
ElseIfalarm=FalseThen'没要报警
Ifalarm_data>alarm_updataThen'跃上限
alarm=True
ElseIfalarm_data<=alarm_updataThen'没有
alarm=False
EndIf
EndIf
EndSub
（3）.电流报警流程
（4）.容压容温报警与显示
'容压报警为例
presuredata_address=&H125&'容压报警地址
preasure_data=&H125&'虚拟压力
DimhighAsBoolean
CallGetPortval（preasuredata_adress,preasure_data,1）'采集压力
show_preasure.Text=preasure_data'显示压力
alarm_data=preasure_data'报警值输入
alarm_updata=Set_Alarm.preasure_updata.Text'读取报警上限
alarm_updata_wide=Set_Alarm.preasure_updata_wide.Text'读取上限宽度
alarm_downdata=Set_Alarm.preasure_downdata.Text'读取报警下限
alarm_downdata_wide=Set_Alarm.preasure_downdata_wide'读取下限宽度
Ifpreasure_alarm.Text="容压过高"Then'判断当前报警状态如果容压过高
alarm=True'正在报警
high=True'高了
ElseIfpreasure_alarm.Text="容压过低"Then'如果容压低了
alarm=True'正在报警
high=False'低了
ElseIfpreasure_alarm.Text="容压正常"Then'如果没报警
alarm=False'没有报警
high=False'可以
EndIf
Calldouble_alarm（alarm,high,alarm_data,alarm_updata,alarm_updata_wide,alarm_downdata,alarm_downdata_wide）'调用报警子程序
Ifalarm=FalseThen'如果不报警
Picture_preasure.BackColor=&HFF00&'变绿
preasure_alarm.Text="容压正常"'显示容压正常
ElseIfalarm=TrueThen'如果报警
Picture_preasure.BackColor=&HFF&'变红
Ifhigh=FalseThen'如果低了
preasure_alarm.Text="容压过低"'显示容压过低
ElseIfhigh=TrueThen'如果高了
preasure_alarm.Text="容压过高"'显示容压过高
EndIf
EndIf
（5）容压/容温报警子程序
Ifalarm=FalseThen'目前没有报警
Ifalarm_data>alarm_updataThen'跃上限
alarm=True'报警
high=True'高了
ElseIfalarm_dataalarm=True'报警
high=False'低了
Else'其他
alarm=False'不报
EndIf
ElseIfalarm=TrueThen'目前报警
Ifhigh=TrueThen
Ifalarm_data>alarm_updata-alarm_updata_wideThen'没有复上限
alarm=True'报警
high=True'高了
ElseIfalarm_data<=alarm_updata-alarm_updata_wideThen'复上限
alarm=False'不报
high=False'好了
EndIf
ElseIfhigh=FalseThen'目前报并且低了
Ifalarm_dataalarm=True''报警
high=False'低了
ElseIfalarm_data>alarm_downdataThen'复下限
alarm=False'不报
high=False'好了
EndIf
EndIf
（6）容温/容压报警流程
（7）报警子程序
'报警子程序
SubGo（alarmAsBoolean）
Callsetportval（&H177,&H177,1）
EndSub
5.温度及电流采集（A/D采集）
（1）所需运行的程序
'温度采集为例
Fori=0To15'循环16次
address=&H110&+i'需要查询的地址0110h-011fh
Tem_data=&H110&+i'测定的温度，这句用于检测，与硬件连接时需删除
CallGetPortval（address,Tem_data,1）'调用子程序，并查询各段温度数据
Tem_Get1（i）.Text=Tem_data'完成温度采集
如果需要采集电流则将地址变量改为电流采集芯片CD4051的地址0120H~0127H
（2）采集流程
A/D采集传输（用于采集工作状态下的各种信息如：
温度、电流等）以温度为例
电流采集与温度采集不同的是电流采集的采样路径选择通道是由CD4051控制
6.温度控制
如果温度过低，那么我们需要加热，我们可以用PID精确控制温度的上升
（1）'PID控制子程序
Subpid_ctrl（ByValkpAsInteger,ByValKIAsInteger,ByValKDAsInteger,ByValPmaxAsInteger,E1
升级会员 